唐幫云

（中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司四川分公司四川成都610045）

解析SPTN控制面技術(shù)及組網(wǎng)應(yīng)用

唐幫云

（中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司四川分公司四川成都610045）

現(xiàn)在通訊技術(shù)高速發(fā)展，PNT通過(guò)光傳送技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立新的傳輸層面，這樣可以提高網(wǎng)絡(luò)傳送的安全性和高效性。但是近年來(lái)LET等業(yè)務(wù)發(fā)展非常迅速，對(duì)PNT的要求不斷提高，在這樣的現(xiàn)狀下，相關(guān)研究院提出將SDN引入到PTN中形成SPTN技術(shù)，以提高網(wǎng)絡(luò)集中管理的靈活性以及滿足云時(shí)代的業(yè)務(wù)需求。本文通過(guò)對(duì)SPTN進(jìn)行分析，解析SPTN控制面技術(shù)以及組網(wǎng)應(yīng)用。

SPTN；控制面技術(shù)；組網(wǎng)應(yīng)用

1 引言

分組傳送網(wǎng)（（Packet Transport Neizvork，PTN）大規(guī)模應(yīng)用于全球網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商中，在中國(guó)，僅中國(guó)移動(dòng)就已經(jīng)裝配了超過(guò)百萬(wàn)臺(tái)PTN，這些分組傳送網(wǎng)主要用于運(yùn)營(yíng)商基站與集團(tuán)客戶之間的回傳與接入，是繼SDH之后最成功的城域網(wǎng)換代技術(shù)，這種技術(shù)已經(jīng)初步滿足3、4G網(wǎng)絡(luò)的初期應(yīng)用需求。但是隨著LET業(yè)務(wù)與集團(tuán)客戶業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，PTN無(wú)論是在承載的數(shù)量還是流量方面都越來(lái)越復(fù)雜，這給進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制和管理工作帶來(lái)了巨大的困擾，在這樣的情況下急需引入智能控制平面來(lái)面對(duì)這些挑戰(zhàn)。在這種情況下SPTN技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，SPTN技術(shù)是將SDN引入到PTN中形成的新型技術(shù)，這種技術(shù)技能發(fā)揮PTN網(wǎng)絡(luò)方面的優(yōu)勢(shì)，又能兼?zhèn)銼DN智能控制平面的優(yōu)勢(shì)，是PTN發(fā)展的又一個(gè)新的方向。

2 SPTN控制面的應(yīng)用需求

SPTN控制面應(yīng)用需求主要有以下三個(gè)方面：

2.1 業(yè)務(wù)快速開(kāi)通、運(yùn)維及客戶化服務(wù)

PTN由接入網(wǎng)、城域網(wǎng)以及骨干網(wǎng)組成不同的網(wǎng)絡(luò)管理域，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理域都有專門(mén)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)分擔(dān)各自得維護(hù)任務(wù)，由于網(wǎng)絡(luò)管理域不同以及設(shè)備的制造廠商不同，一條業(yè)務(wù)鏈往往需要跨越不同的單位。目前，分區(qū)域?qū)嵭蟹侄闻渲媚Ｊ剑@樣造成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)端到端業(yè)務(wù)配置的效率非常低，同時(shí)維護(hù)操作相對(duì)復(fù)雜，維護(hù)周期也相對(duì)較長(zhǎng)。當(dāng)引入SPTN控制平面，可以提供開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，同時(shí)滿足快速化響應(yīng)客戶需求，更加方便客戶進(jìn)行業(yè)務(wù)申請(qǐng)和開(kāi)通，使用戶的體驗(yàn)上升到一個(gè)新的高度。

但是引入SPTN平面控制在不改變?cè)芯W(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的前提下迅速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部署還有著很大的困難，這是因?yàn)樵诖酥癙TN應(yīng)用非常廣泛，在引入SPTN控制平面之后要求原有廠商的FMS都能支持SPTN架構(gòu)下一些功能和相關(guān)端口。想要實(shí)現(xiàn)對(duì)不同區(qū)域的廠商控制器進(jìn)行集中管理和控制，實(shí)現(xiàn)一站式跨市業(yè)務(wù)開(kāi)通，同時(shí)滿足不同區(qū)域端到端業(yè)務(wù)調(diào)度的需求，可以通過(guò)新建部署SPTN區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制器，采用城域網(wǎng)PTN現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)管緊密耦合的控制器以及部署協(xié)同層SDN控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.2 L2和L3PTN跨層協(xié)同調(diào)度

PTN進(jìn)行多層資源協(xié)調(diào)時(shí)，運(yùn)營(yíng)商在PTN核心層和骨干層使用靜態(tài)L3VPN功能疏導(dǎo)X2、S1-FLlex等橫向流量，這是為了便于承載LTE回傳業(yè)務(wù)。當(dāng)引入L3PTN后需要考慮PW雙歸保護(hù)、L3PTN路由配置、LSP保護(hù)、VRRP保護(hù)以及VPFRR負(fù)載均衡和多種保護(hù)機(jī)制，這就使得L2PTN和L3PTN的分配工作以及日常維護(hù)工作非常復(fù)雜。除此之外由于EPC組POOL要求去域內(nèi)所有EPC網(wǎng)絡(luò)單元之間路由可以直達(dá)，所以造成區(qū)域內(nèi)部調(diào)節(jié)路由規(guī)劃和節(jié)點(diǎn)之間的流量寬度工作非常復(fù)雜。

當(dāng)引入SPTN平面控制之后，這些問(wèn)題便可以得到很好的解決，可以實(shí)現(xiàn)L2+L3跨層網(wǎng)絡(luò)端對(duì)端的調(diào)度優(yōu)化工作，也可以解決LET站點(diǎn)新增、遷移、割接等操作引起的路由規(guī)劃和保護(hù)協(xié)調(diào)帶來(lái)的問(wèn)題。

2.3 基于流量和性能監(jiān)測(cè)的智能調(diào)度

現(xiàn)在，雖然LET回傳網(wǎng)絡(luò)有效針對(duì)每個(gè)基站CIR/PIR進(jìn)行配置，同時(shí)可以提高保障業(yè)務(wù)的可靠性，但是由于每個(gè)基站的不同，實(shí)際流量的分布也很不均衡，如果對(duì)每個(gè)基站CIR/PIR進(jìn)行配置時(shí)都使用一個(gè)準(zhǔn)則，這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的利用率非常低。不僅如此，當(dāng)隨著網(wǎng)絡(luò)流量的增長(zhǎng)速度越來(lái)越快，PTN流量一旦不均衡很可能造成由靜態(tài)路由選擇線路出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)局部區(qū)域阻塞。

PTN設(shè)備可以為了保證運(yùn)營(yíng)商能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量和性能指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提供基于分組業(yè)務(wù)流量監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段。當(dāng)PTN設(shè)備中引入SPTN控制平面，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制可以基于性能指標(biāo)對(duì)監(jiān)測(cè)分析進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，也可以針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果對(duì)業(yè)務(wù)CIR/PIR配置的各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)對(duì)于某些有特殊需求的SLA業(yè)務(wù)進(jìn)行端到端網(wǎng)絡(luò)路由實(shí)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，當(dāng)然對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量分布進(jìn)行均衡調(diào)整，可以通過(guò)全局視角的路由調(diào)整優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。

3 SPTN控制面的關(guān)鍵技術(shù)

從PTN升級(jí)到SPTN，這不僅是引入了新的控制面，還是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了演變進(jìn)化，這需要考慮現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和相應(yīng)的管理系統(tǒng)進(jìn)行同步進(jìn)化。SPTN的控制技術(shù)主要有層次化網(wǎng)絡(luò)模型抽象及層間接口設(shè)計(jì)、全局視角的路由計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)分片技術(shù)等幾方面技術(shù)，本文主要就以上三個(gè)SPTN控制面技術(shù)進(jìn)行分析。

3.1 層次化網(wǎng)絡(luò)模型抽象及層問(wèn)接口設(shè)計(jì)

SPTN單域節(jié)點(diǎn)數(shù)量非常的多，這個(gè)數(shù)量很可能可能超過(guò)10萬(wàn)，而且單條業(yè)務(wù)涉及的廠家也非常的多，這就造成網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，而制造廠商多元化的局面，這樣的局面使得僅僅使用一個(gè)控制器并不能夠充分管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。為了能解決這種局面，SPTN引入了分層分域管理的層次化控制器管理模式。

在這種模式下，直接管理轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的控制器將被直接轉(zhuǎn)化為域控制器，這就形成一個(gè)管理域由一個(gè)域控制器進(jìn)行管理控制。在域管理器的上層可以繼續(xù)構(gòu)建上層控制器，然后對(duì)上層域繼續(xù)劃分管理域，通過(guò)這種手段對(duì)下層域控制器進(jìn)行管理控制。對(duì)于該層的控制器還可以繼續(xù)建立控制器，這樣能形成層次化構(gòu)架。對(duì)于域控制器以上的各層控制器，叫作超級(jí)控制器，這種控制器相當(dāng)于處在域控制器的頂端，通過(guò)構(gòu)建金字塔式的管理架構(gòu)，處于頂層的控制器能夠?qū)θW(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行集中控制，這樣能實(shí)現(xiàn)多控制域、多廠商、大規(guī)模的控制型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

在這種層次化的控制體系下，為了能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行高效可靠的管理，需要對(duì)該層次體系建立分層的抽象視圖。在最底層的域控制器首先要做到的就是管理好自己區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)資源，業(yè)務(wù)等事項(xiàng)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，上層控制器再通過(guò)進(jìn)一步的抽象，隱藏對(duì)上層控制器沒(méi)有用處的相關(guān)細(xì)節(jié)，這樣上層控制器可以將下層控制域看作是一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)單元，這種網(wǎng)絡(luò)單元該如何建立邊界端口之間的內(nèi)部鏈接則由下層控制器進(jìn)行管理控制。這樣的方式，不僅簡(jiǎn)化了上層控制器的管理工作，還降低系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷，在管理一些超大型規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中這種方法可以有效提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。

在部署層次化控制器時(shí)，可以根據(jù)控制器的相關(guān)功能模型，使上層控制器可以通過(guò)下層控制器的北向接口調(diào)用完成構(gòu)建，表1主要介紹了集中常見(jiàn)的接口協(xié)議，可以在SPTN中綜合考慮采用Restconf/YANG接口作為北向接口協(xié)議。

3.2 SPTN路由計(jì)算

路由計(jì)算是控制平面中最核心的內(nèi)容之一。在SDN架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部路由計(jì)算主要是由控制器擔(dān)任，這種計(jì)算方式，可以對(duì)一批業(yè)務(wù)的路徑進(jìn)行集中計(jì)算，在路由計(jì)算中采用更加科學(xué)的計(jì)算方法，能夠有效從全局視角獲得最優(yōu)的計(jì)算結(jié)果。但是，多個(gè)域路由之間的協(xié)調(diào)與調(diào)度過(guò)程比較復(fù)雜，這對(duì)路由計(jì)算帶來(lái)了很大難題。

表1 多種接口模型的對(duì)比分析

3.3 網(wǎng)絡(luò)分片

SPTN通常承載包括無(wú)線回傳、集團(tuán)客戶專線、家庭寬帶等不同類型的業(yè)務(wù)，它是這一種綜合業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分片可以將網(wǎng)絡(luò)資源根據(jù)不同類型的業(yè)務(wù)和用戶進(jìn)行不同等級(jí)的分割，通過(guò)這種方式可以讓不同的業(yè)務(wù)和用戶擁有自己的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)控制界面。在SPTN中通過(guò)L3VPN和L2VPN進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分片，這種利用端口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分片可以提高用戶體驗(yàn)，使用戶對(duì)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的使用可以更加自主化。

4 SPTN組網(wǎng)應(yīng)用

4.1 政企專線

政企專線對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全、寬帶。延時(shí)等網(wǎng)絡(luò)SLA指標(biāo)有著非常嚴(yán)格的要求，超級(jí)域控制器的可以支持域間路徑計(jì)算，域控制器可以支持域內(nèi)路徑計(jì)算。如果政企專線網(wǎng)絡(luò)端到端路徑上存在原始PTN不支持SPTN配置時(shí)，超級(jí)域控制器能夠通過(guò)FMS新增的域控制器模塊完成端到端路徑的SPTN配置。

4.2 移動(dòng)回傳

在LET移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)SPTN的接入層和匯聚層有著特定的要求，要求接入層和匯聚層要支持L2的相關(guān)功能，而核心層需要支持L3的相關(guān)功能。不僅如此，對(duì)QoS.0AM以及保護(hù)特性也有著嚴(yán)格的要求，要求其必須能夠提供時(shí)鐘同步功能。控制器不僅在保證多域互聯(lián)、多層協(xié)調(diào)，保證流量、流向靈活調(diào)度方面有著非常好的能力，對(duì)保護(hù)和恢復(fù)功能方面也有著很出色的表現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

PTN在轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離方面能夠充分發(fā)揮其能力，要想平滑的演進(jìn)到SPTN，只要引入集中化的SDN控制平面盡可以。SPTN在大幅度提升網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)通和管理效率，以及解決多層多域進(jìn)行統(tǒng)一管理控制問(wèn)題方面，具有很出色的表現(xiàn)，同時(shí)還能促進(jìn)運(yùn)營(yíng)商有效利用自身資源，能夠?qū)F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值擴(kuò)大到最大。在借助SDN的開(kāi)放性，能夠快速退出網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)業(yè)務(wù)的特性，在未來(lái)建立高效快捷的開(kāi)放式生態(tài)系統(tǒng)有著極大的促進(jìn)作用，對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)用戶的體驗(yàn)以及降低網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)總體投入成本也能提供極大的幫助。

[1]程偉強(qiáng)，工磊，工敏學(xué).軟件定義分組傳送網(wǎng)（SPTN）關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究C17.電信網(wǎng)技術(shù)，2015（6）.

[2]工磊，程偉強(qiáng).城域傳送網(wǎng)演進(jìn)趨勢(shì).電信技術(shù)，2013（6）.

[4]黃曉慶，唐劍鋒，徐榮.PTN——IP化分組傳送[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2009.

TN929.5

A

1004-7344（2016）16-0305-02

2016-5-25

唐幫云（1974-），男，工程師，本科，主要從事傳輸通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。